DE102021107895A1

DE102021107895A1 - CHAIN SENSOR DEVICE AND METHOD OF DETERMINING WEAR

Info

Publication number: DE102021107895A1
Application number: DE102021107895.4A
Authority: DE
Inventors: Josef Siraky; Thomas Wolf
Original assignee: Iwis Antriebssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Iwis Antriebssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2022-09-29
Also published as: US20220307813A1; CN115127434A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Längung von Segmenten einer Kette während des Betriebs mit den folgenden Verfahrensschritten: Durchführen einer ersten Erfassung zur Ermittlung einer Position eines ersten Kettenbauteils und Erfassen eines ersten Messwertes, Durchführen einer zweiten Erfassung zur Ermittlung einer Position eines zweiten Kettenbauteils und Erfassen eines zweiten Messwertes und Ermitteln des Abstandes L zwischen dem ersten und dem zweiten Kettenbauteil, wobei die erste Erfassung und die zweite Erfassung zeitgleich durchgeführt werden.The invention relates to a method for determining the elongation of segments of a chain during operation with the following method steps: performing a first detection to determine a position of a first chain component and detecting a first measured value, performing a second detection to determine a position of a second chain component and Recording a second measured value and determining the distance L between the first and the second chain component, the first recording and the second recording being carried out at the same time.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Längung von Segmenten einer Kette während des Betriebs mit den folgenden Verfahrensschritten: Durchführen einer ersten Erfassung zur Ermittlung einer Position eines ersten Kettenbauteils und Erfassen eines ersten Messwertes, Durchführen einer zweiten Erfassung zur Ermittlung einer Position eines zweiten Kettenbauteils und Erfassen eines zweiten Messwertes und Ermitteln des Abstandes L zwischen dem ersten und dem zweiten Kettenbauteil.The invention relates to a method for determining the elongation of segments of a chain during operation with the following method steps: performing a first detection to determine a position of a first chain component and detecting a first measured value, performing a second detection to determine a position of a second chain component and Recording a second measured value and determining the distance L between the first and the second chain component.

Stand der TechnikState of the art

Kettentriebe kommen in einer Vielzahl industrieller Anwendungen zu Antriebs- oder Transportzwecken zum Einsatz. Häufig werden mehrere Kettenstränge verwendet. Ein vollständiger Kettentrieb beinhaltet neben einer zumeist endlos umlaufenden Kette mehrere Kettenräder, die der Umlenkung der Kette dienen, sowie Antriebs- oder Transportelemente, die mit der Kette verbunden sind und von der Kette aktuiert werden. Durch den Abrieb von zueinander beweglichen Teilen im Kettengelenk unterliegt eine Kette im Betrieb einem Verschleiß. Auch weitere Faktoren, wie beispielsweise Längung beim Einlauf der Kette, Reckung, Lagerspiel und Lagerabrieb, können zu einer Längung der Kette und schließlich auch zum Ausfall der Antriebseinheit führen. Weitere Einflussfaktoren auf den Verschleiß einer Kette sind auch die Kräfte, die auf die Kette und Lasten wirken, oder auch äußere durch die Umgebung bestimmte Einflüsse. Durch die Komplexität dieser Zusammenhänge ist es nicht möglich, den Verschleiß der Kette und damit eine mögliche Störung im betrieblichen Ablauf oder gar den Ausfall der Antriebseinheit vorherzusagen.Chain drives are used in a variety of industrial applications for drive or transport purposes. Multiple strands of chain are often used. In addition to a mostly endlessly circulating chain, a complete chain drive includes several sprockets that are used to deflect the chain, as well as drive or transport elements that are connected to the chain and are actuated by the chain. A chain is subject to wear during operation due to the abrasion of mutually moving parts in the chain joint. Other factors, such as elongation when the chain runs in, stretching, bearing play and bearing wear, can also lead to elongation of the chain and ultimately to failure of the drive unit. Other factors influencing the wear of a chain are the forces that act on the chain and loads, or external influences determined by the environment. Due to the complexity of these relationships, it is not possible to predict the wear of the chain and thus a possible disruption in the operational process or even the failure of the drive unit.

Komplexe Kettentriebe kommen aufgrund der stetig steigenden vollautomatisierten Maschinen und Anlagen vermehrt zum Einsatz, da sie für eine moderne Fabrikautomation nötig sind. Infolge der hohen Investitionskosten für einen solch hohen Automationsgrad und des globalen Preisdruckes ist es erforderlich, die Standzeiten der Maschinen und Anlagen auf ein absolutes Minimum zu vermindern und ungeplante Standzeiten ganz zu verhindern.Complex chain drives are increasingly being used due to the constantly increasing number of fully automated machines and systems, as they are necessary for modern factory automation. As a result of the high investment costs for such a high degree of automation and the global price pressure, it is necessary to reduce the downtimes of the machines and systems to an absolute minimum and to completely prevent unplanned downtimes.

Neben unmittelbaren finanziellen Verlusten führen solche ungeplanten Standzeiten auch zu mittelbaren Problemen, wie z.B. das Unterbrechen der Logistikkette bis hin zu nicht einhaltbaren Lieferzeiten und so zu weiteren finanziellen Einbußen. Bereits ein geringer Verschleiß kann aber dazu führen, dass durch Kettentriebe synchronisierte Abläufe zu Produktionsfehlern führen und manuell nachjustiert werden müssen. Da der Verschleiß einer Antriebskette oder auch ihre Längung nicht vermieden und auch nicht vorbestimmt werden kann, ist eine kontinuierliche Überwachung eines Kettentriebes unabdingbar, um rechtzeitige Inspektionen zur Justage der synchronisierten Abläufe und Ersatz von schadhaften Ketten durchführen zu können.In addition to direct financial losses, such unplanned downtimes also lead to indirect problems, such as the disruption of the logistics chain to delivery times that cannot be met and thus to further financial losses. However, even a small amount of wear can result in processes that are synchronized by chain drives leading to production errors and having to be readjusted manually. Since the wear of a drive chain or its elongation cannot be avoided and cannot be predetermined, continuous monitoring of a chain drive is essential in order to be able to carry out timely inspections to adjust the synchronized processes and replace defective chains.

Die US 5,291,131 beschreibt ein geeignetes Verfahren zum Überwachen der Längendehnung einer umlaufenden Antriebskette. Bei diesem Verfahren sind an der Antriebskette zwei in Längsrichtung der Kette beabstandete Markierungen vorgesehen, deren Position im Betrieb von zwei induktiven oder optischen Sensoren, die ebenfalls in einem Abstand zueinander angeordnet sind, erfasst werden. Über eine angeschlossene Datenerfassung können aus den Messwerten der beiden Sensoren die Umlaufgeschwindigkeit der Kette sowie die Kettenlängung in dem Kettensegment zwischen den beabstandeten Markierungen bestimmt werden. Aussagen über die anderen Bereiche der Kette oder in kleinen Segmenten der Kette sind mit diesem Verfahren nicht möglich.the U.S. 5,291,131 describes a suitable method for monitoring the elongation of a rotating drive chain. In this method, two markings spaced apart in the longitudinal direction of the chain are provided on the drive chain, the position of which is detected during operation by two inductive or optical sensors, which are also arranged at a distance from one another. The rotational speed of the chain and the chain elongation in the chain segment between the spaced markings can be determined from the measured values of the two sensors via a connected data acquisition system. Statements about the other areas of the chain or in small segments of the chain are not possible with this method.

Ein ähnliches Verfahren zum Überwachen des Verschleißes einer Antriebskette wird in der Druckschrift EP 1 464 919 A1 beschrieben. Hier sind ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten der Kette zwei Markierungen aus einem magnetischen Material angebracht. Zwei neben der Kette vorgesehene induktive Sensoren erzeugen beim Passieren der magnetischen Sensoren ein elektrisches Signal. Die Sensoren sind dabei in einem Abstand zueinander auf gegenüberliegenden Seiten der Antriebskette angeordnet, dass zunächst ein gleichzeitiges Auslösen der Sensoren erreicht wird. Sobald sich durch die Verschleißlängung der Kette eine Zeitverzögerung zwischen dem Auslösen der Sensoren ergibt, kann über eine Positionsverschiebung der Sensoren die Verschleißlängung der Kette bestimmt werden. Wie auch im vorbeschriebenen Fall können hier aus den Messwerten der beiden Sensoren die Umlaufgeschwindigkeit der Kette sowie die Kettenlängung in dem Kettensegment zwischen den beabstandeten Markierungen bestimmt werden. Aussagen über die anderen Bereiche der Kette oder in kleinen Segmenten der Kette sind mit diesem Verfahren ebenfalls nicht möglich.A similar method for monitoring drive chain wear is disclosed in reference EP 1 464 919 A1 described. Here, too, there are two markers made of a magnetic material on opposite sides of the chain. Two inductive sensors provided next to the chain generate an electrical signal when passing the magnetic sensors. The sensors are arranged at a distance from one another on opposite sides of the drive chain so that initially the sensors are triggered simultaneously. As soon as the wear elongation of the chain causes a time delay between the triggering of the sensors, the wear elongation of the chain can be determined by shifting the position of the sensors. As in the case described above, the rotational speed of the chain and the chain elongation in the chain segment between the spaced markings can be determined from the measured values of the two sensors. Statements about the other areas of the chain or in small segments of the chain are also not possible with this method.

Die US 7,540,374 B2 beschreibt eine weitere Vorrichtung zur Messung der Verschleißlängung einer Antriebskette mittels zweier optischer Sensoren. Dabei erfasst der erste Sensor das erste Kettengelenk eines Kettenglieds und ein zweiter Sensor bestimmt die Position und den Abstand des zweiten Kettengelenks. Des Weiteren kann auch der Abstand mehrerer Kettenglieder an zwei voneinander beabstandeten Messpositionen bestimmt werden.the U.S. 7,540,374 B2 describes another device for measuring the wear elongation of a drive chain using two optical sensors. The first sensor detects the first chain link of a chain link and a second sensor determines the position and distance of the second chain link. Furthermore, the distance between several chain links can also be determined at two measurement positions that are spaced apart from one another.

Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, den Verschleiß einer Antriebskette über die Messung der Kraft, des Weges oder des Drehwinkels von Kettenspannern oder zweier Drehwinkelsensoren am Antriebsrad und am Lastrad zu ermitteln. Nicht überall wird aber ein Kettenspanner gebraucht, und auch Drehwinkelsensoren sind nicht überall einsetzbar. Zudem werden diese dann durch den Verschleiß bzw. die Kettenlängung beeinflusst. Derartige Verfahren müssen aber jeweils auf das spezielle Verfahren genauestens abgestimmt werden, da die Messung in diesen Fällen von der Gesamtkettenlänge und auch vom Verschleiß der Kettenräder abhängig ist. Die Adjustierung ist sehr aufwendig und fehleranfällig. Daher sind diese Verfahren nicht generisch anwendbar.Furthermore, it is known from the prior art to determine the wear of a drive chain by measuring the force, the path or the angle of rotation of chain tensioners or two angle of rotation sensors on the drive wheel and on the load wheel. However, a chain tensioner is not needed everywhere, and rotation angle sensors cannot be used everywhere either. In addition, these are then influenced by wear or chain elongation. However, such methods must be precisely matched to the specific method, since the measurement in these cases depends on the total chain length and also on the wear of the sprockets. The adjustment is very time-consuming and error-prone. Therefore, these methods cannot be applied generically.

Den genannten aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren sind je nach verwendeten Sensoren und Messprinzip eine Reihe unterschiedlicher Nachteile zu eigen.Depending on the sensors used and the measuring principle, the above-mentioned devices and methods known from the prior art have a number of different disadvantages.

Konventionelle Messsysteme erfordern für eine genaue Erfassung der Kettenlängung einen Antrieb mit einer konstanten Drehzahl und reagieren mit Messfehlern auf Unregelmäßigkeiten im Antriebssystem, beispielsweise einem relativen Schlupf zwischen Antriebsrad und Antriebskette oder dem Verschleiß der Kettenräder.Conventional measuring systems require a drive with a constant speed for accurate measurement of chain elongation and react with measurement errors to irregularities in the drive system, such as relative slippage between the drive wheel and drive chain or wear on the sprockets.

Allen bisher bekannten Vorrichtungen und Verfahren gemein ist allerdings insbesondere auch, dass die Längung der Kette nicht auf die Längung einzelner Kettensegmente zurückgeführt werden kann. Im Falle einer detektierten Längung führt dies dazu, dass immer die Kette insgesamt ausgetauscht werden muss, was mit deutlich höheren Kosten verbunden ist. Dies hat zudem zur Folge, dass die bisher angegebenen Grenzwerte bis zum Austausch der Kette auch Singularitäten in der Kettenlängung berücksichtigen musste und so deutlich niedrigere Grenzwerte nötig sind, als wenn die Längung einzelner Kettensegmente oder gar Kettenglieder bekannt wäre. Zwar lassen einzelne Vorrichtungen und Verfahren bereits eine Messaufnahme von Werten zu, die eine Längung auch für Kettensegmente ermöglichen, aber diese Werte können nicht einzelnen während einer Messung betrachteten Kettensegmenten zugeordnet werden, sodass dies wiederum zum vollständigen Austausch der Kette führt.However, what all previously known devices and methods have in common is that the elongation of the chain cannot be attributed to the elongation of individual chain segments. If an elongation is detected, this means that the entire chain always has to be replaced, which is associated with significantly higher costs. This also has the consequence that the previously specified limit values also had to take into account singularities in the chain elongation until the chain was replaced, and so significantly lower limit values are required than if the elongation of individual chain segments or even chain links were known. Although individual devices and methods already allow measurements to be taken of values that also allow chain segments to be lengthened, these values cannot be assigned to individual chain segments considered during a measurement, so that this in turn leads to the complete replacement of the chain.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung der Längung von Segmenten einer Kette bereitzustellen, mit dem Fehlerzustände der überwachten Kette zuverlässig und schnell erkannt werden, die Längung eines jeden einzelnen Kettensegmentes ermittelt, die überwachte Kette keine Mindestgeschwindigkeit aufweisen muss sowie die Längung der Kette auch über einen längeren Zeitraum statistisch erfasst werden kann.The invention is therefore based on the object of providing a method for determining the elongation of segments of a chain, with which error states of the monitored chain can be detected reliably and quickly, the elongation of each individual chain segment is determined, the monitored chain does not have to have a minimum speed and the elongation of the chain can also be recorded statistically over a longer period of time.

Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, eine Sensoreinrichtung bereitzustellen, mit der Fehlerzustände der überwachten Kette zuverlässig und schnell erkannt werden, die Längung eines jeden einzelnen Kettensegmentes ermittelt, die überwachte Kette keine Mindestgeschwindigkeit aufweisen muss sowie die Längung der Kette auch über einen längeren Zeitraum statistisch erfasst werden kann.It is also an object of the invention to provide a sensor device with which error states of the monitored chain can be detected reliably and quickly, the elongation of each individual chain segment can be determined, the monitored chain does not have to have a minimum speed, and the elongation of the chain can also be statistically recorded over a longer period of time can be.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ermittlung der Längung von Segmenten einer Kette gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.The object is achieved by a method for determining the elongation of segments of a chain according to claim 1. Further advantageous refinements of the invention are set out in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der Längung von Segmenten einer Kette weist drei Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt wird eine erste Erfassung zur Ermittlung der Position eines ersten Kettenbauteils durchgeführt und ein erster Messwert erfasst. Im zweiten Verfahrensschritt wird eine zweite Erfassung zur Ermittlung der Position eines zweiten Kettenbauteils durchgeführt und ein zweiter Messwert erfasst. Das Kettenbauteil ist üblicherweise eine Kettenhülse oder ein in der Kettenhülse geführter Kettenbolzen. Im dritten Verfahrensschritt wird ein Abstand zwischen erstem und zweitem Kettenbauteil aus der aus der ersten Erfassung ermittelten Position des ersten Kettenbauteils und der aus der zweiten Erfassung ermittelten Position des zweiten Kettenbauteils ermittelt. Aufgrund von Verschleißerscheinungen vergrößert sich mit der Betriebszeit der Kette der ermittelte Abstand der Kettenbauteile zueinander. Erfindungsgemäß werden erste Erfassung und zweite Erfassung zeitgleich durchgeführt. Ebenso wird die Ermittlung des Abstandes der Kettenbauteile zueinander zeitgleich ausgeführt. Außerdem erfolgen erste und zweite Erfassung sowie Ermittlung des Abstandes der Kettenbauteile zueinander vorteilhafterweise kontinuierlich. Daher können Fehlerzustände der überwachten Kette zuverlässig und schnell erkannt werden, die Längung der Kette kann auch über einen längeren Zeitraum statistisch erfasst werden.The method according to the invention for determining the elongation of segments of a chain has three method steps: In the first method step, a first detection to determine the position of a first chain component is carried out and a first measured value is detected. In the second method step, a second detection is carried out to determine the position of a second chain component and a second measured value is detected. The chain component is usually a chain sleeve or a chain pin guided in the chain sleeve. In the third method step, a distance between the first and second chain component is determined from the position of the first chain component determined from the first detection and the position of the second chain component determined from the second detection. Due to signs of wear, the determined distance between the chain components increases with the operating time of the chain. According to the invention, the first detection and the second detection are carried out at the same time. The distance between the chain components is also determined at the same time. In addition, the first and second detection and determination of the distance between the chain components advantageously take place continuously. Therefore, error states of the monitored chain can be detected quickly and reliably, and the elongation of the chain can also be recorded statistically over a longer period of time.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird aus den erfassten ersten und zweiten Messwerten ein Längenwert der Kette ermittelt. Der Längenwert wird über die Teilung (Abstand zweier benachbarter Kettenglieder der Kette) ermittelt. Der Längenwert wird ebenso wie der Abstand der Kettenbauteile zueinander kontinuierlich ermittelt und erfolgt zeitgleich.In a further embodiment of the invention, a length value of the chain is determined from the recorded first and second measured values. The length value is determined via the pitch (distance between two adjacent chain links of the chain). The length value, like the distance between the chain components, is continuously determined and takes place at the same time.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die erste Erfassung mit einem ersten Sensor und die zweite Erfassung mit einem zweiten Sensor durchgeführt. Die Sensoren sind insbesondere geeignet, die Position von Kettenbauteilen zu ermitteln, ohne dass die zu überwachende Kette eine Mindestgeschwindigkeit aufweisen muss.In a development of the invention, the first detection is carried out with a first sensor and the second detection with a second sensor. The sensors are particularly suitable for determining the position of chain components without the chain to be monitored having to have a minimum speed.

In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weisen der erste Sensor und der zweite Sensor einen bekannten Abstand zueinander auf. Die Sensoren weisen zueinander einen definierten Abstand auf, der der Teilung oder einem ganzzahligen Vielfachen der Teilung der Kette entspricht. Der Abstand der beiden Sensoren zueinander ist ein Parameter zur Berechnung des Längenwertes der Kette. Der Längenwert wird ebenso wie der Abstand der Kettenbauteile zueinander kontinuierlich ermittelt und erfolgt zeitgleich.In a further embodiment of the invention, the first sensor and the second sensor are at a known distance from one another. The sensors are at a defined distance from one another, which corresponds to the pitch or an integer multiple of the pitch of the chain. The distance between the two sensors is a parameter for calculating the length value of the chain. The length value, like the distance between the chain components, is continuously determined and takes place at the same time.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind der erste und/oder der zweite Sensor geeignet, die Messwerte zur Ermittlung der Position eines Kettenbauteils über einen Weglängenbereich der Kette zu erfassen. Die Sensoren sind derart aufgebaut, dass die Position des Kettenbauteils über einen Längenbereich ermittelt wird. Die Kettenbauteile legen also eine Wegstrecke im Erfassungsbereich der Sensoren zurück, innerhalb der die Position der Kettenbauteile ermittelt wird.In a further embodiment of the invention, the first and/or the second sensor are suitable for acquiring the measured values for determining the position of a chain component over a path length range of the chain. The sensors are constructed in such a way that the position of the chain component is determined over a length range. The chain components therefore cover a distance in the detection range of the sensors, within which the position of the chain components is determined.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der erste und/oder der zweite Sensor geeignet, die Messwerte zur Ermittlung der Position eines Kettenbauteils der Kette bei einer Kettengeschwindigkeit v mit v = 0m/s zu erfassen. Eine Mindestgeschwindigkeit der zu überwachenden Kette ist daher nicht notwendig, auch im Stillstand der Kette ist ihre Überwachung auf Verschleiß möglich.In a further embodiment of the invention, the first and/or the second sensor are suitable for acquiring the measured values for determining the position of a chain component of the chain at a chain speed v with v=0 m/s. A minimum speed of the chain to be monitored is therefore not necessary, and monitoring for wear is also possible when the chain is at a standstill.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung werden die Positionen des ersten Kettenbauteils und/oder des zweiten Kettenbauteils mit Hilfe eines Differentialtransformators erfasst. Die Sensoren weisen jeweils eine Primärspule sowie je zwei symmetrisch angeordnete Sekundärspulen auf. An den Primärspulen liegt eine Wechselspannung mit konstanter Frequenz und Amplitude an. Die an den Primärspulen der beiden Sensoren anliegende Wechselspannung ist um 180° gegeneinander phasenverschoben. Über die Primärspule wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das in die darin befindlichen Sekundärspulen jeweils eine gegensätzlich gerichtete Spannung induziert. Die Sekundärspulen sind geometrisch so gestaltet, dass eine sich darüber befindliche Kettenhülse die Spannungen positionsabhängig sinus- und cosinusförmig moduliert. Hierbei sind Ucos und Usin Funktionen der Kettenhülsenposition über dem Differentialtransformator. Die Amplituden der Spannungen ändern sich bei gleicher Position auch über den Abstand des Objekts zur Spule. Die Sekundärspulen sind gegenphasig in Reihe geschaltet, dadurch subtrahieren sich die Spannungen an ihren Anschlüssen. Die resultierende Spannung ist genau dann Null, wenn die beiden Spulen der beiden Sensoren jeweils symmetrisch aufgebaut sind. Wird die Symmetrie gestört, so entstehen zwei Ausgangsspannungen, deren Phase in Bezug zueinander die Größe der Asymmetrie angibt.In a further embodiment of the invention, the positions of the first chain component and/or the second chain component are detected with the aid of a differential transformer. The sensors each have a primary coil and two symmetrically arranged secondary coils. An AC voltage with a constant frequency and amplitude is applied to the primary coils. The AC voltage applied to the primary coils of the two sensors is phase-shifted by 180° with respect to one another. An electromagnetic field is generated via the primary coil, which induces an oppositely directed voltage in each of the secondary coils located therein. The secondary coils are geometrically designed in such a way that a chain sleeve located above them modulates the voltages in a sinusoidal and cosinusoidal manner depending on the position. Here Ucos and Usin are functions of the chain sleeve position across the differential transformer. With the same position, the amplitudes of the voltages also change over the distance between the object and the coil. The secondary coils are connected in anti-phase in series, which means that the voltages at their terminals are subtracted. The resulting voltage is exactly zero when the two coils of the two sensors are constructed symmetrically. If the symmetry is disturbed, two output voltages are produced whose phase in relation to each other indicates the size of the asymmetry.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung sind die erfassten Kettenbauteile Standardkettenbauteile. Zusätzliche Anbauteile an der Kette sind zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht notwendig, es entstehen daher keine zusätzlichen Kosten.In a further embodiment of the invention, the detected chain components are standard chain components. Additional add-on parts on the chain are not necessary to use the method according to the invention, so there are no additional costs.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die erfassten Kettenbauteile die Bolzen und/oder die Hülsen der Kette. Die Kettenbauteile sind üblicherweise Kettenhülsen oder in der Kettenhülse geführte Kettenbolzen. Zusätzliche Bauteile sind zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht notwendig.In a development of the invention, the chain components detected are the pins and/or the sleeves of the chain. The chain components are usually chain sleeves or chain pins guided in the chain sleeve. Additional components are not necessary to use the method according to the invention.

In einer weiteren Gestaltung der Erfindung werden von den erfassten Kettenbauteilen alle baugleichen Kettenbauteile erfasst, die am Sensor vorbeigeführt werden. Die Erfassung der Kettenbauteile erfolgt kontinuierlich, indem die Positionen aller baugleichen Standardkettenbauteile ermittelt werden, wenn und sobald sie vom Sensor erfasst werden. Daher ist die Bestimmung der Längung insbesondere einzelner Kettensegmente möglich. Die Anzahl der Segmente ist abhängig von der Länge der zu überwachenden Kette. Im idealen Fall entspricht die Anzahl der Segmente der Anzahl der Kettenglieder der zu überwachenden Kette, somit wird jedes einzelne Kettenglied hinsichtlich seiner Längung überwacht.In a further embodiment of the invention, all structurally identical chain components that are guided past the sensor are detected by the detected chain components. The chain components are detected continuously by determining the positions of all identical standard chain components as and when they are detected by the sensor. It is therefore possible to determine the elongation of individual chain segments in particular. The number of segments depends on the length of the chain to be monitored. In the ideal case, the number of segments corresponds to the number of chain links of the chain to be monitored, so that each individual chain link is monitored with regard to its elongation.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden die Position des ersten Kettenbauteils und die Position des zweiten Kettenbauteils zeitgleich ermittelt.In a further embodiment of the invention, the position of the first chain component and the position of the second chain component are determined at the same time.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird aus dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert die Länge zwischen dem ersten Kettenbauteil und dem direkt zum ersten Kettenbauteil benachbarten gleichartigen/baugleichen Kettenbauteil ermittelt. Aufgrund der kontinuierlichen Bestimmung der Positionen von Kettenbauteilen ist die Bestimmung der Längung von Kettenabschnitten und -segmenten möglich. Die Kettensegmente können auch derart gestaltet sein, dass Abstände direkt benachbarter Kettenbauteile zueinander bestimmt werden können. Dadurch wird insbesondere im Wartungsfall das Austauschen einzelner Kettenglieder möglich, ein Austausch der gesamten Kette ist nicht notwendig.In a further embodiment of the invention, the length between the first chain component and the chain component of the same type/construction directly adjacent to the first chain component is determined from the first measured value and the second measured value. Due to the continuous determination of the positions of chain components, it is possible to determine the elongation of chain sections and segments. The chain segments can also be designed in such a way that distances between directly adjacent chain components can be determined. This makes it possible to replace individual chain links, especially in the event of maintenance; it is not necessary to replace the entire chain.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung werden ausschließlich aus den vom ersten Sensor erfassten Messwerten die Position des ersten Kettenbauteils bestimmt und/oder ausschließlich aus den vom zweiten Sensor erfassten Messwerten die Position des zweiten Kettenbauteils bestimmt. Jeder der beiden Sensoren bestimmt also zeitgleich die Position von jeweils einem (insgesamt zwei) Kettenbauteilen. Aus der Position wird der Abstand der beiden Kettenbauteile zueinander bestimmt.In a further embodiment of the invention, the position of the first chain component is determined exclusively from the measured values recorded by the first sensor and/or the position of the second chain component is determined exclusively from the measured values recorded by the second sensor. Each of the two sensors thus determines the position of one (a total of two) chain components at the same time. The distance between the two chain components is determined from the position.

Die Aufgabe wird weiterhin durch die Sensoreinrichtung gemäß Anspruch 14 gelöst.The object is also achieved by the sensor device according to claim 14.

Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung zur Bestimmung von Längungen von Segmenten einer Kette weist einen ersten Sensor sowie einen zweiten Sensor auf. Der erste Sensor ist geeignet, ausschließlich aus den vom ersten Sensor erfassten Messwerten die Position eines ersten Kettenbauteils zu bestimmen. Der zweite Sensor ist geeignet, ausschließlich aus den vom zweiten Sensor erfassten Messwerten die Position eines zweiten Kettenbauteils zu bestimmen. Aus der Position wird der Abstand der beiden Kettenbauteile zueinander bestimmt.The sensor device according to the invention for determining lengthening of segments of a chain has a first sensor and a second sensor. The first sensor is suitable for determining the position of a first chain component exclusively from the measured values recorded by the first sensor. The second sensor is suitable for determining the position of a second chain component exclusively from the measured values recorded by the second sensor. The distance between the two chain components is determined from the position.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Sensoreinrichtung geeignet, die Messwerte zur Bestimmung der Position des ersten Kettenbauteils und der Position des zweiten Kettenbauteils zeitgleich zu erfassen. Ebenso wird die Ermittlung des Abstandes der Kettenbauteile zueinander zeitgleich ausgeführt. Außerdem erfolgen erste und zweite Erfassung sowie Ermittlung des Abstandes der Kettenbauteile zueinander vorteilhafterweise kontinuierlich. Daher können Fehlerzustände der überwachten Kette zuverlässig und schnell erkannt werden, die Längung der Kette kann auch über einen längeren Zeitraum statistisch erfasst werden.In a development of the invention, the sensor device is suitable for simultaneously detecting the measured values for determining the position of the first chain component and the position of the second chain component. The distance between the chain components is also determined at the same time. In addition, the first and second detection and determination of the distance between the chain components advantageously take place continuously. Therefore, error states of the monitored chain can be detected quickly and reliably, and the elongation of the chain can also be recorded statistically over a longer period of time.

In einer vorteilhaften Gestaltung der Erfindung sind der erste Sensor und/oder der zweite Sensor geeignet, die Messwerte zur Bestimmung der Position des ersten bzw. zweiten Kettenbauteils über einen Weglängenbereich der Kette zu erfassen. Die Sensoren sind derart aufgebaut, dass die Position des Kettenbauteils über einen Längenbereich ermittelt wird. Die Kettenbauteile legen also eine Wegstrecke im Erfassungsbereich der Sensoren zurück, innerhalb der die Position der Kettenbauteile ermittelt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the first sensor and/or the second sensor are suitable for acquiring the measured values for determining the position of the first or second chain component over a path length range of the chain. The sensors are constructed in such a way that the position of the chain component is determined over a length range. The chain components therefore cover a distance in the detection range of the sensors, within which the position of the chain components is determined.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Weglängenbereich größergleich ½ Segmentlänge. Die Segmente bilden eine lückenlose Abdeckung zumindest derjenigen Teile der Kette, die der Kettensensorvorrichtung für die Erfassung der Position zugänglich sind. Die Länge oder Anzahl der Segmente ist abhängig von der Länge der zu überwachenden Kette. Wenn es in einem einzelnen Kettenglied oder nur sehr wenigen Kettengliedern zu einem kritischen Wert eines physikalischen Merkmals kommt, so kann dieses physikalische Merkmal infolge der Mittelung der Messwerte über einen größeren Bereich unentdeckt bleiben. Die Größe des Weglängenbereichs berücksichtigt dies.In a further embodiment of the invention, the path length range is greater than or equal to ½ segment length. The segments form a complete coverage of at least those parts of the chain that are accessible to the chain sensor device for detecting the position. The length or number of segments depends on the length of the chain to be monitored. If a critical value of a physical characteristic occurs in a single chain link or only a very few chain links, this physical characteristic can go undetected as a result of the measurement values being averaged over a larger area. The size of the path length range takes this into account.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Segmentlänge dem Abstand zwischen dem ersten Kettenbauteil und dem direkt benachbarten Kettenbauteil. Im idealen Fall entspricht die Anzahl der Segmente der Anzahl der Kettenglieder der zu überwachenden Kette, somit wird jedes einzelne Kettenglied hinsichtlich seiner physikalischen Merkmale überwacht.In a further embodiment of the invention, the segment length corresponds to the distance between the first chain component and the directly adjacent chain component. In the ideal case, the number of segments corresponds to the number of chain links in the chain to be monitored, so that each individual chain link is monitored with regard to its physical characteristics.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der Längung von Segmenten einer Kette und der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the method according to the invention for determining the elongation of segments of a chain and the sensor device according to the invention are shown in a schematically simplified manner in the drawings and are explained in more detail in the following description.

Es zeigen:

1: Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung
2 a: Eine Darstellung des Funktionsprinzips eines Sensors bei der Detektion eines ferromagnetischen Körpers in Position 1
2 b: Eine Darstellung des Funktionsprinzips eines Sensors bei der Detektion eines ferromagnetischen Körpers in Position 2
2 c: Eine Darstellung des Funktionsprinzips eines Sensors bei der Detektion eines ferromagnetischen Körpers in Position 3
3 a: Eine Darstellung des Funktionsprinzips eines Sensors bei der Detektion eines elektrisch leitenden Körpers in Position 1
3 b: Eine Darstellung des Funktionsprinzips eines Sensors bei der Detektion eines elektrisch leitenden Körpers in Position 2
3 c: Eine Darstellung des Funktionsprinzips eines Sensors bei der Detektion eines elektrisch leitenden Körpers in Position 3
4: Draufsicht auf einen Sensor und Darstellung des Funktionsprinzips
5: Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung und prinzipielle Darstellung der Auswerteschaltung
6: Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der Längung von Ketten

Show it:

1 : An exemplary embodiment of the sensor device according to the invention
2 a : A representation of the functional principle of a sensor in the detection of a ferromagnetic body in position 1
2 B : A representation of the functional principle of a sensor in the detection of a ferromagnetic body in position 2
2 c : A representation of the functional principle of a sensor in the detection of a ferromagnetic body in position 3
3 a : A representation of the functional principle of a sensor when detecting an electrically conductive body in position 1
3 b : A representation of the functional principle of a sensor when detecting an electrically conductive body in position 2
3 c : A representation of the functional principle of a sensor when detecting an electrically conductive body in position 3
4 : Top view of a sensor and representation of the functional principle
5 : Another exemplary embodiment of the sensor device according to the invention and basic representation of the evaluation circuit
6 : An exemplary embodiment of the method according to the invention for determining the elongation of chains

1 zeigt die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 200 zur Bestimmung von Längungen von Segmenten einer Kette 100. Die zu überwachende Kette 100 ist in diesem und den folgenden Ausführungsbeispielen als Rollenkette ausgebildet und weist alternierend innenliegende 110 und außenliegende Seitenteile 120 auf, die durch in Kettenhülsen 130 (4) geführte Kettengelenkbolzen 140 miteinander verbunden sind. Die Kettenbolzen 140 weisen im neuwertigen Zustand der Kette 100 zueinander einen Abstand p₀ auf. 1 FIG. 4 ) guided chain link pins 140 are connected to each other. When the chain 100 is new, the chain pins 140 are at a distance p ₀ from one another.

Zur Ermittlung der Längung der Kette 100 während des Betriebs ist die Kettensensorvorrichtung 200 derart senkrecht zur Gelenkachse der zu überwachenden Kette 100 positioniert, dass im Neuzustand der Kette 100 der Abstand d der Sensoren 210, 220 zueinander einem ganzzahligen Vielfachen der Abstände p0 zweier benachbarter Kettenbolzen 140 der zu überwachenden Kette 100 entspricht. Die Sensoren 210, 220 selbst sind auf einer Grundplatte 250 angeordnet. Die Sensoren 210, 220 zusammen mit den elektrischen Anschlüssen sind zum Schutz gegen Verschmutzungen in einem Gehäuse (nicht dargestellt) angeordnet. Die Sensoren 210, 220 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Differentialtransformator, wie in 2 dargestellt, ausgeführt.To determine the elongation of chain 100 during operation, chain sensor device 200 is positioned perpendicular to the joint axis of chain 100 to be monitored in such a way that when chain 100 is new, distance d between sensors 210, 220 is an integer multiple of distances p0 between two adjacent chain pins 140 corresponds to the chain 100 to be monitored. The sensors 210, 220 themselves are arranged on a base plate 250. The sensors 210, 220 together with the electrical connections are arranged in a housing (not shown) to protect them against dirt. In this exemplary embodiment, the sensors 210, 220 are designed as a differential transformer, as in 2 shown, executed.

Die Länge L₀ der Kette 100 in neuwertigem Zustand zwischen den Sensoren 210, 220 beträgt ein ganzzahliges Vielfaches des Abstandes p0 von zwei benachbarten Kettenbolzen 140 (L₀ = n * p₀), in diesem Ausführungsbeispiel das Siebenfache des Abstandes p0. Ein über dem Sensor 210, 220 befindlicher Kettenbolzen 140 weist zum (in diesem und den folgenden Ausführungsbeispielen der jeweils linke) Rand des Sensors 210, 220 einen Abstand a, b auf. Die Kettenlänge L₀ beträgt daher L₀ = d-(a₀+b₀) = d-2a₀ = d-2bo, weil die Abstände a, b im neuwertigen Zustand der Kette 100 gleich sind (a₀=b₀).The length L ₀ of the chain 100 in new condition between the sensors 210, 220 is an integral multiple of the distance p0 between two adjacent chain pins 140 (L ₀ =n*p ₀ ), in this exemplary embodiment seven times the distance p0. A chain pin 140 located above the sensor 210, 220 is at a distance a, b from the edge (in this and the following exemplary embodiments, the respective left) edge of the sensor 210, 220. The chain length L ₀ is therefore L ₀ =d-(a ₀ +b ₀ )=d-2a ₀ =d-2bo, because the distances a, b are the same when the chain 100 is new (a ₀ =b ₀ ).

Aufgrund einer Längenänderung ΔL der Kette 100 sind die Abstände a, b unterschiedlich. Die Bestimmung der Längung ΔL der zu überwachenden Kette 100 erfolgt zunächst durch die Bestimmung der Positionen a und b. Dann gilt für die Längung ΔL der Kette 100: $Δ L / L_{0} = (L - L_{0}) / L_{0} = L / L_{0} - 1$

und

Δ L / L_{0} = (d - a + b) / (d - a_{0} + b_{0}) - 1 = (b - b_{0} + a - a_{0}) / (d + b_{0} - a_{0}) .

Due to a change in length ΔL of the chain 100, the distances a, b are different. The elongation ΔL of the chain 100 to be monitored is first determined by determining the positions a and b. Then applies to the elongation ΔL of the chain 100:

Δ L / L_{0} = (L - L_{0}) / L_{0} = L / L_{0} - 1

and

Δ L / L_{0} = (i.e - a + b) / (i.e - a_{0} + b_{0}) - 1 = (b - b_{0} + a - a_{0}) / (i.e + b_{0} - a_{0}) .

Der Sensor A 210 generiert die Positionen über die Winkelfunktionen Asin und Acos, Sensor B 220 generiert die Positionen über die Winkelfunktionen Bsin und Bcos. Für die Abstände a, b der Kette 100 im Istzustand gilt dann: $a = a r c t a n (A s i n / A c o s), b = a r c t a n (B s i n / B c o s) .$

Sensor A 210 generates the positions using the angular functions Asin and Acos, sensor B 220 generates the positions using the angular functions Bsin and Bcos. The following then applies to the distances a, b of the chain 100 in the actual state:

a = a right c t a n (A s i n / A c O s), b = a right c t a n (B s i n / B c O s) .

Die Längung ΔL der Kette 100 ergibt sich dann aus den Positionsdifferenzen, die durch beide Sensoren A, B 210, 220 berechnet werden: $Δ L / L_{0} = (a r c t a n (B s i n / B c o s) - a r c t a n (A s i n / A c o s)) / d .$

The elongation ΔL of chain 100 then results from the position differences, which are calculated by both sensors A, B 210, 220:

Δ L / L_{0} = (a right c t a n (B s i n / B c O s) - a right c t a n (A s i n / A c O s)) / i.e .

Zur Ermittlung der Längung der Kette 100 und deren Segmente wird mittels des ersten Sensors A 210 eine erste Erfassung zur Ermittlung der Position eines ersten Kettenbauteils durchgeführt, und ein erster Messwert erfasst. Zeitgleich wird mittels des zweiten Sensors B 220 eine zweite Erfassung eines zweiten Kettenbauteils durchgeführt und ein zweiter Messwert erfasst. Die beiden Kettenbauteile sind in diesem Ausführungsbeispiel die auf dem Kettenbolzen 140 befindlichen Kettenhülsen. Dann erfolgt eine Berechnung der relativen Abstandsänderung der beiden Kettenhülsen 130 gemäß ΔL/L₀ = (arctan(Bsin/Bcos) - arctan(Asin/Acos)) / d. Vorteilhafterweise erfolgen die erste und die zweite Erfassung kontinuierlich, ebenso werden die Messwerte kontinuierlich erfasst. Vorteilhafterweise erfolgen erste und zweite Erfassung auch bei stillstehender Kette 100, zum Betrieb der Kettensensorvorrichtung 200 ist also aufgrund der absoluten Positionsbestimmung keine Mindestgeschwindigkeit der Kette 100 nötig.In order to determine the elongation of the chain 100 and its segments, the first sensor A 210 carries out a first detection to determine the position of a first chain component, and a first measured value is detected. At the same time, a second detection of a second chain component is carried out by means of the second sensor B 220 and a second measured value is detected. In this exemplary embodiment, the two chain components are the chain sleeves located on the chain pin 140 . The relative change in distance between the two chain sleeves 130 is then calculated according to ΔL/L ₀ =(arctan(Bsin/Bcos)−arctan(Asin/Acos))/d. Advantageously, the first and second recordings are made continuously, and the measured values are also recorded continuously. Advantageously, the first and second detections also take place when the chain 100 is stationary, so no minimum speed of the chain 100 is necessary for the operation of the chain sensor device 200 due to the absolute position determination.

Das Funktionsprinzip der Sensoren A, B 210, 220 zeigen die 2 bei der Detektion eines ferromagnetisch Körpers 280 und 3 bei der Detektion eines elektrisch leitenden Körpers 290. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Prinzip anhand des Sensors A 210 dargestellt, für den zweiten Sensor B 220 gilt analoges.The functional principle of the sensors A, B 210, 220 show the 2 upon detection of a ferromagnetic body 280 and 3 in the detection of an electrically conductive body 290. In this exemplary embodiment, the principle is illustrated using sensor A 210; the same applies to the second sensor B 220.

Der Sensor 210 ist als Differentialtransformator ausgeführt und weist eine Primärspule 230 sowie je zwei symmetrisch angeordnete Sekundärspulen 240, 241 auf. An der Primärspule 230 liegt eine Wechselspannung mit konstanter Frequenz und Amplitude an. Über die Primärspule 230 wird ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, das in die darin befindlichen Sekundärspulen 240 jeweils eine gegensätzlich gerichtete Spannung Ucos und Usin induziert. Die Amplituden der Spannungen ändern sich bei gleicher Position auch über den Abstand des Objekts zu den Sekundärspulen 240, 241. Die Sekundärspulen 240, 241 sind gegenphasig in Reihe geschaltet, dadurch subtrahieren sich die Spannungen an ihren Anschlüssen. Die resultierende Spannung ist genau dann Null, wenn die beiden Spulen des Sensors 210 jeweils symmetrisch aufgebaut sind. Wird die Symmetrie gestört, so entsteht eine Ausgangsspannung, deren Phase in Bezug zur Primärspannung die Richtung und deren Wert die Größe der Asymmetrie angibt. Erreicht wird dies dadurch, dass der arctan = K*Usin/K*Ucos gebildet wird. Da das die Symmetrie störende Objekt aber in erster Näherung immer gleich weit von den beiden Sekundärspulen entfernt ist, kürzt sich der Faktor K aus der Gleichung heraus und übrig bleibt das Verhältnis der induzierten Spannungen Usin/Ucos, das die Position des die Symmetrie störenden Objektes darstellt.The sensor 210 is designed as a differential transformer and has a primary coil 230 and two symmetrically arranged secondary coils 240, 241 each. An AC voltage with a constant frequency and amplitude is present at the primary coil 230 . An electromagnetic alternating field is generated via the primary coil 230, which induces an oppositely directed voltage Ucos and Usin in the secondary coils 240 located therein. With the same position, the amplitudes of the voltages also change over the distance of the object from the secondary coils 240, 241. The secondary coils 240, 241 are connected in series in phase opposition, which means that the voltages at their connections are subtracted. The resulting voltage is exactly zero when the two coils of the sensor 210 are each constructed symmetrically. If the symmetry is disturbed, an output voltage is produced whose phase in relation to the primary voltage indicates the direction and whose value indicates the size of the asymmetry. This is achieved by forming the arctan = K*Usin/K*Ucos. However, since the object disturbing the symmetry is always the same distance from the two secondary coils in a first approximation, the factor K is canceled out of the equation and what remains is the ratio of the induced voltages Usin/Ucos, which represents the position of the object disturbing the symmetry .

Die Symmetrie des Sensors 210 wird hier durch den Durchlauf eines Kettenbauteils 280, 290 gestört. Ein ferromagnetisches Kettenbauteil 280 (2) stört die magnetischen Feldlinien derart, dass sie enger zusammen liegen, das Magnetfeld am und um das Kettenbauteil 280 wird also verstärkt. Die durch das Kettenbauteil 280 erzeugte Asymmetrie ist dann am größten, wenn das Kettenbauteil 280 im Bereich des Sensors 210 an den Rändern des Sensors 210 angeordnet (2 a, 2 c) ist, m.a.W. aus dem bzw. in den Sensorbereich bewegt. Der Sensor 210 erzeugt dann eine auf der Anzeige 245 schematisch dargestellte maximale Ausgangsspannung U = +1 (2 a) bei Position des Kettenbauteils 280 am linken Rand des Sensors 210, eine Ausgangsspannung U = -1 bei Position des Kettenbauteils 280 am rechten Rand des Sensors 210 (2 c). Die Asymmetrie und die vom Sensor 210 erzeugte resultierende Ausgangsspannung beträgt U = 0 bei Position des Kettenbauteils 280 in der Mitte des Sensors 210 (2 b).The symmetry of the sensor 210 is disturbed here by the passage of a chain component 280, 290. A ferromagnetic chain member 280 ( 2 ) disturbs the magnetic field lines in such a way that they are closer together, so the magnetic field on and around the chain component 280 is strengthened. The asymmetry created by the chain component 280 is greatest when the chain component 280 is arranged in the area of the sensor 210 at the edges of the sensor 210 ( 2 a , 2 c ) is, in other words, moved out of or into the sensor area. The sensor 210 then generates a maximum output voltage U=+1( 2 a ) when the chain component 280 is positioned at the left edge of the sensor 210, an output voltage U = -1 when the chain component 280 is positioned at the right edge of the sensor 210 ( 2 c ). The asymmetry and the resulting output voltage generated by the sensor 210 is U=0 when the chain component 280 is in the middle of the sensor 210 ( 2 B ).

Ein elektrisch leitendes Kettenbauteil 290 (3) stört die magnetischen Feldlinien derart, dass sie weiter auseinander liegen, das Magnetfeld am und um das Kettenbauteil 280 wird also verringert. Die durch das Kettenbauteil 290 erzeugte Asymmetrie ist dann am größten, wenn das Kettenbauteil 280 im Bereich des Sensors 210 an den Rändern des Sensors 210 angeordnet (3 a, 3 c) ist, m.a.W. aus dem bzw. in den Sensorbereich bewegt. Der Sensor 210 erzeugt dann eine auf der Anzeige 245 schematisch dargestellte minimale Ausgangsspannung U = -1 (3 a) bei Position des Kettenbauteils 290 am linken Rand des Sensors 210, eine Ausgangsspannung U = +1 bei Position des Kettenbauteils 290 am rechten Rand des Sensors 210 (3 c). Die Asymmetrie und die vom Sensor 210 erzeugte resultierende Ausgangsspannung beträgt U = 0 bei Position des Kettenbauteils 290 in der Mitte des Sensors 210 (3 b).An electrically conductive chain component 290 ( 3 ) disturbs the magnetic field lines in such a way that they are further apart, so the magnetic field on and around the chain component 280 is reduced. The asymmetry created by the chain component 290 is greatest when the chain component 280 is arranged in the area of the sensor 210 at the edges of the sensor 210 ( 3 a , 3 c ) is, in other words, moved out of or into the sensor area. The sensor 210 then generates a minimum output voltage U = -1 ( 3 a ) when the chain component 290 is positioned at the left edge of the sensor 210, an output voltage U = +1 when the chain component 290 is positioned at the right edge of the sensor 210 ( 3 c ). The asymmetry and the resulting output voltage generated by the sensor 210 is U=0 when the chain component 290 is in the middle of the sensor 210 ( 3 b ).

4 zeigt eine Draufsicht auf einen Sensor A 210 zur Erfassung der Position eines Kettengliedes. Die zu überwachende Kette 100 weist alternierend innenliegende und außenliegende Seitenteile auf, die durch in Kettenhülsen 130 geführte Kettengelenkbolzen 140 miteinander verbunden sind. Die Kettenbolzen 140 weisen zueinander den Abstand p auf. Der Sensor 210 weist die Primärspule 230 sowie zwei symmetrisch angeordnete Sekundärspulen 240, 241 auf. An der Primärspule 230 liegt eine Wechselspannung mit konstanter Frequenz und Amplitude an. Über die Primärspule 230 wird ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, das in die darin befindlichen Sekundärspulen 240, 241 eine jeweils eine gegensätzlich gerichtete Spannung Ucos und Usin induziert. Die resultierende Spannung bei nicht vorhandenem Objekt ist Null, da die induzierten Spannungen in Form einer 8 liegen und sich die stromdurchflossenen Flächen jeweils aufheben. 4 FIG. 12 shows a plan view of a sensor A 210 for detecting the position of a chain link. The chain 100 to be monitored has alternating inner and outer side parts, which are connected to one another by chain link pins 140 guided in chain sleeves 130 . The chain bolts 140 are at a distance p from one another. The sensor 210 has the primary coil 230 and two symmetrically arranged secondary coils 240, 241. An AC voltage with a constant frequency and amplitude is present at the primary coil 230 . An electromagnetic alternating field is generated via the primary coil 230, which induces an oppositely directed voltage Ucos and Usin in the secondary coils 240, 241 located therein. The resulting voltage when the object is not present is zero, since the induced voltages are in the form of an 8 and the current-carrying areas cancel each other out.

5 zeigt eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 200 mit Auswerteschaltung 310, 320. Die Sensoren A, B 210, 220 sind ebenfalls derart positioniert, dass im Neuzustand der Kette 100 der Abstand d der Sensoren 210, 220 zueinander genau einem ganzzahligen Vielfachen der Abstände p0 zweier benachbarter Kettenbolzen 140 der zu überwachenden Kette 100 entspricht. Die Sensoren 210, 220 können wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen als induktiv arbeitende Differentialtransformatoren ausgeführt sein, mit denen die Position von Kettenbauteilen ermittelt wird. Die Sensoren 210, 220 können aber auch optische oder magnetische Positionssensoren oder eine Kombination der genannten Sensorenarten sein. Die Sensoren 210, 220 sind jeweils mit einer Auswerteschaltung 310, 320 verbunden. 5 shows a plan view of a further exemplary embodiment of sensor device 200 according to the invention with evaluation circuit 310, 320. Sensors A, B 210, 220 are also positioned in such a way that when chain 100 is new, distance d between sensors 210, 220 is exactly an integer multiple of the distances p0 of two adjacent chain pins 140 of the chain 100 to be monitored. As in the previous exemplary embodiments, the sensors 210, 220 can be designed as inductively operating differential transformers, with which the position of chain components is determined. However, the sensors 210, 220 can also be optical or magnetic position sensors or a combination of the types of sensors mentioned. The sensors 210, 220 are each connected to an evaluation circuit 310, 320.

Die Auswerteschaltungen 310, 320 liefern die erfassten Messwerte an einen A/D-Wandler 330, in dem die analogen Messwerte in digitale Werte gewandelt werden, um auf dem Mikrocontroller 340 gespeichert zu werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist an der Kette 100 ein Dauermagnet 260 angeordnet, dessen Position mittels eines Hall-Sensors 270 und der Auswertung 275 erfasst wird. Der mit dem Hall-Sensor 270 verbundene Mikrocontroller registriert die Position des Dauermagneten 260 und ermöglicht eine Identifizierung der einzelnen Kettenglieder über kontinuierliches Zählen.The evaluation circuits 310, 320 deliver the recorded measured values to an A/D converter 330, in which the analog measured values are converted into digital values in order to be stored on the microcontroller 340. In this exemplary embodiment, a permanent magnet 260 is arranged on the chain 100, the position of which is detected by means of a Hall sensor 270 and the evaluation 275. The microcontroller connected to the Hall sensor 270 registers the position of the permanent magnet 260 and enables identification of the individual chain links via continuous counting.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zur Ermittlung der Längung von Ketten 100 zeigt 6. Das Verfahren 1 beginnt mit der ersten Erfassung 2 mittels eines ersten Sensors 210 zur Ermittlung der Position eines ersten Kettenbauteils und Erfassung eines ersten Messwertes. Zeitgleich wird ein zweiter Messwert erfasst, indem eine zweite Erfassung 3 mittels eines zweiten Sensors 220 zur Ermittlung der Position eines zweiten Kettenbauteils, das baugleich dem ersten Kettenbauteil ist, durchgeführt wird. Erster 210 und zweiter Sensor 220 weisen einen definierten Abstand d zueinander auf, der einem ganzzahligen Vielfachen der Teilung p0 der Kette 100 entspricht. Im dritten Verfahrensschritt 4 wird der Abstand der Kettenbauteile zueinander aus den erfassten Messwerten ermittelt. Aus dem Abstand der Kettenbauteile zueinander wird die Länge der Kette 100 im vierten Verfahrensschritt 5 ermittelt. Die verschleißbedingte Längung der Kette 100 wird ermittelt, indem die ermittelte Länge der Kette 100 zur Länge der Kette 100 im Neuzustand in Relation gezogen wird.An exemplary embodiment of the method 1 according to the invention for determining the elongation of chains 100 is shown 6 . The method 1 begins with the first detection 2 by means of a first sensor 210 for determining the position of a first chain component and detecting a first measured value. At the same time, a second measured value is recorded in that a second detection 3 is carried out using a second sensor 220 to determine the position of a second chain component, which is structurally identical to the first chain component. First 210 and second sensor 220 are at a defined distance d from one another, which corresponds to an integer multiple of the pitch p0 of chain 100 . In the third method step 4, the distance between the chain components is determined from the recorded measured values. The length of the chain 100 is determined in the fourth method step 5 from the distance between the chain components. The elongation of the chain 100 caused by wear is determined by relating the determined length of the chain 100 to the length of the chain 100 when new.

BezugszeichenlisteReference List

11: Verfahren zur Ermittlung der Längung von KettenProcedure for determining the elongation of chains
22: Durchführung einer ersten ErfassungCarrying out an initial survey
33: Durchführung einer zweiten ErfassungConduct a second acquisition
44: Ermittlung des Abstandes zweier KettenbauteileDetermining the distance between two chain components
55: Ermittlung der Längung der KetteDetermining the elongation of the chain
100100: KetteChain
110110: Ketteninnengliedinner link
120120: Kettenaußengliedchain outer link
130130: Kettenhülsechain sleeve
140140: Kettenbolzenchain pin
200200: Kettensensorvorrichtungchain sensor device
210210: Sensor ASensor A
220220: Sensor BSensor B
230230: Primärspuleprimary coil
240, 241240, 241: Sekundärspulesecondary coil
245245: Anzeigeadvertisement
250250: Grundplattebase plate
260260: Dauermagnetpermanent magnet
270270: Hall-SensorHall sensor
275275: Auswerteschaltung magnetischer SensorEvaluation circuit magnetic sensor
280280: Ferromagnetischer Körperferromagnetic body
290290: Nicht-magnetischer Körpernon-magnetic body
310310: 1. Auswerteschaltung1. Evaluation circuit
320320: 2. Auswerteschaltung2. Evaluation circuit
330330: A/D-WandlerA/D converter
340340: Mikrocontrollermicrocontroller
ΔLΔL: Längung der Ketteelongation of the chain
LL: Länge der Kette zwischen Sensor A, Sensor B, IstzustandLength of the chain between sensor A, sensor B, actual state
L0L0: Länge der Kette zwischen Sensor A, Sensor B im NeuzustandLength of chain between sensor A, sensor B when new
p0p0: Teilung (Abstand zweier benachbarter Kettenbolzen) im NeuzustandPitch (distance between two adjacent chain pins) in new condition
pp: Teilung (Abstand zweier benachbarter Kettenbolzen), IstzustandPitch (distance between two adjacent chain pins), actual condition
di.e: Abstand Sensorendistance sensors
aa: Abstand Kettenbolzen-Rand Sensor A, IstzustandDistance from chain pin to edge of sensor A, actual condition
bb: Abstand Kettenbolzen-Rand Sensor B, IstzustandDistance from chain pin to edge of sensor B, actual condition
a0a0: Abstand Kettenbolzen-Rand Sensor A, NeuzustandDistance between chain pin and edge of sensor A, new condition
b0b0: Abstand Kettenbolzen-Rand Sensor B, NeuzustandDistance between chain pin and edge of sensor B, new condition

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US5291131 [0005]
EP 1464919 A1 [0006]
US 7540374 B2 [0007]

Claims

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (100) during operation, which has the following method steps: • Performing a first detection (2) to determine a position of a first chain component and detecting a first measured value • Performing a second detection ( 3) for determining a position of a second chain component and detecting a second measured value • determining (4) the distance L between the first and the second chain component, characterized in that the first detection (2) and the second detection (3) are carried out at the same time.

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (100) during operation claim 1 characterized in that a length value L of the chain (100) is determined from the recorded first and second measured values.

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (10) during operation claim 1 or 2 characterized in that the first detection (2) is carried out with a first sensor (210) and the second detection (3) with a second sensor (220).

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (10) during operation according to one or more of the preceding claims , characterized in that the first sensor (210) and the second sensor (220) have a known distance d, the distance is a parameter for calculating the length value L of the chain (100).

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (10) during operation according to one or more of the preceding claims , characterized in that the first (210) and/or the second sensor (220) is suitable for determining the measured values to detect the position of a chain component over a path length range of the chain (100).

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (10) during operation according to one or more of the preceding claims , characterized in that the first (210) and/or the second sensor (220) are suitable for determining the measured values to detect the position of a chain component of the chain (100) at a chain speed v with v = 0m/s.

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (10) during operation according to one or more of the preceding claims , characterized in that the positions of the first chain component and/or the second chain component are detected using a differential transformer.

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (10) during operation according to one or more of the preceding claims , characterized in that the chain components detected are standard chain components.

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (10) during operation claim 8 characterized in that the detected chain components are the pins (140) and/or the sleeves (130) of the chain (100).

Method for determining the elongation of segments of a chain (10) during operation claim 8 or 9 characterized in that all structurally identical chain components that are guided past the sensor (210, 220) are detected from the detected chain components.

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (10) during operation according to one or more of the preceding claims , characterized in that the first measured value and the second measured value are recorded at the same time.

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (10) during operation according to one or more of the preceding claims , characterized in that the length between the first chain component and the one directly adjacent to the first chain component is determined from the first measured value and the second measured value similar chain component is determined.

Method (1) for determining the elongation of segments of a chain (10) during operation according to one or more of the preceding claims , characterized in that the position of the first chain component is determined exclusively from the measured values recorded by the first sensor (210) and/or the position of the second chain component is determined exclusively from the measured values recorded by the second sensor (220).

Sensor device (200) for determining lengthening of segments of a chain (100) , characterized in that the sensor device (200) comprises a first sensor (210) and a second sensor (220), the first sensor (210) being suitable exclusively to determine the position of a first chain component from the measured values recorded by the first sensor (210) and/or the second sensor (220) is suitable for determining the position of a second chain component exclusively from the measured values recorded by the second sensor (220).

Sensor device (200) for determining the elongation of segments of a chain (100). Claim 14 characterized in that the sensor device (200) is suitable for detecting the measured values for determining the position of the first chain component and the position of the second chain component at the same time.

Sensor device (200) for determining the elongation of segments of a chain (100). Claim 14 or 15 characterized in that the first sensor (210) and/or the second sensor (220) are suitable for acquiring the measured values for determining the position of the first or second chain component over a path length range of the chain (100).

Sensor device (200) for determining the elongation of segments of a chain (100). Claim 16 characterized in that the path length range is greater than or equal to ½ segment length.

Sensor device (200) for determining the elongation of segments of a chain (100). Claim 16 characterized in that the segment length corresponds to the distance between the first chain component and the directly adjacent second chain component.